JP2017518906A - 電子黒板およびこれを含む電子黒板システム - Google Patents

Abstract

本発明の一実施例に係る電子黒板システムは、位置情報を判別するためのパターンが印刷されたシート紙、そして前記シート紙上に形成され、厚さが０．１ｍｍ〜３ｍｍであるガラス層を含む電子黒板、前記パターンを感知し、感知したパターンから前記電子黒板上の位置情報を抽出する電子ペン、そして前記電子ペンから前記位置情報を受信し、受信した位置情報による処理結果を前記電子黒板上に出力するように制御する情報処理装置を含む。

Description

本発明は電子黒板およびこれを含む電子黒板システムに関するものである。

電子ペンはアナログとデジタルが結合された新しい概念のペンである。電子ペンを利用して紙に字を書くと、筆記した情報がコンピュータに転送され、イメージファイルの形態で管理することができる。一般のペンで書いた文書もスキャナ（電子色分解機）でスキャンすればイメージファイルの形態で管理することができるが、電子ペンで書いた文書はスキャン過程を必要とせず、別途のプログラムを通じて文書を容易に管理できる長所がある。

一方、スマート教育時代を迎え、電子ペンと電子黒板を利用する教育方式が早く広がっている。電子ペンを利用して電子黒板に筆記をすると、電子黒板に形成されたパターンから位置情報を抽出し、抽出した位置情報を筆記データに変換した後、イメージファイル、動映像ファイル、音声ファイル、テキストファイルなどで管理することができる。

このような電子黒板は電子ペンを利用して抽出した位置情報を筆記データに変換する機能だけでなく、プロジェクターを利用した映像投射機能およびマーカーペンを利用した筆記機能も具備しなければならない。

このために、スクリーンとガラス層の枠を接合し、これらの間を真空で維持する孔隙接合技術がある。しかし、このような技術によれば、ガラス層の耐久性が低く、ガラス層破損時にガラスの破片が飛散する危険がある。また、スクリーンとガラス層の間を真空に維持するために、前面ガラスと後面ガラスが必要であり、工程が複雑である。また、ガラス層の耐久性を高めるために厚いガラスを使う場合、投射される映像が二重に見えやすいため、映像の品質が低くなる問題がある。

本発明が達成しようとする技術的課題は電子黒板を提供することにある。

本発明の一実施例に係る電子黒板は位置情報を判別するためのパターンが印刷されたシート紙、そして前記シート紙上に形成され、厚さが０．１ｍｍ〜３ｍｍであるガラス層を含む。

前記シート紙および前記ガラス層は全面接合され得る。

前記シート紙および前記ガラス層はＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）接合技術によって接合され得る。

前記ガラス層は表面が無反射処理された強化ガラスを含むことができる。

前記パターンは赤外線吸収インクを利用して印刷され得る。

前記赤外線吸収インクはフタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、アミニウム系化合物およびこれらから選択された混合物のうち一つを含むことができる。

本発明の一実施例に係る電子黒板システムは位置情報を判別するためのパターンが印刷されたシート紙、そして前記シート紙上に形成され、厚さが０．１ｍｍ〜３ｍｍであるガラス層を含む電子黒板、前記パターンを感知し、感知したパターンから前記電子黒板上の位置情報を抽出する電子ペン、そして前記電子ペンから前記位置情報を受信し、受信した位置情報による処理結果を前記電子黒板上に出力するように制御する情報処理装置を含む。

本発明の実施例によれば、電子黒板に対する近距離映像投射時に影現象および二重像を減らすことができる。したがって、映像品質が改善された電子黒板を得ることができる。

また、外部衝撃によってガラス層が破損してもガラスの破片が飛散する問題を減らすことができる。また、製造工程が簡単で、製造費用および重さを減らすことができる。

本発明の一実施例に係る電子黒板システムを示したブロック図である。 本発明の一実施例に係る電子ペンの一例である。 本発明の一実施例に係る電子黒板の平面図である。 本発明の一実施例に係る情報処理装置のブロック図である。 本発明の一実施例に係る電子黒板上に形成されるドットパターンを説明する。 本発明の一実施例に係る電子黒板上に形成されるドットパターンを説明する。 本発明の一実施例に係る電子黒板の断面図である。

本発明は多様な変更を加えることができ、様々な実施例を持つことができるところ、特定実施例を図面に例示して説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。

第２、第１などのように序数を含む用語は、多様な構成要素の説明に使用され得るが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使われる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱せず、第２構成要素は第１構成要素と命名され得、同様に第１構成要素も第２構成要素と命名され得る。および／またはという用語は複数の関連した記載された項目の組合せまたは複数の関連した記載された項目中のある項目を含む。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」あるとか「接続されて」あると言及された時は、その他の構成要素に直接的に連結されているかまたは接続されていることもあるが、中間に他の構成要素が存在することもあると理解されるべきである。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」あるとか「直接接続されて」あると言及された時は、中間に他の構成要素が存在しないと理解されるべきである。

本出願で用いられた用語は単に特定の実施例を説明するために用いられたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に違うことを意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたのが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解されるべきである。

特に定義しない限り、技術的または科学的な用語を含めて、ここで用いられるすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有している。一般的に使われる辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本出願で明白に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味と解釈されない。

以下、添付された図面を参照して実施例を詳細に説明するものの、図面符号にかかわらず、同一または対応する構成要素は同じ参照番号を付与し、これに対する重複する説明は省略する。

図１は本発明の一実施例に係る電子黒板システムを示したブロック図で、図２は本発明の一実施例に係る電子ペンの一例であり、図３は本発明の一実施例に係る電子黒板の平面図で、図４は本発明の一実施例に係る情報処理装置のブロック図である。

図１を参照すれば、電子黒板システム１０は電子ペン１００、情報処理装置２００、電子黒板３００およびプロジェクター４００を含む。

電子ペン１００はパターンが形成された電子黒板３００上のパターン情報を感知し、感知したパターン情報から位置情報を抽出する。ここで、パターンは電子黒板３００上の位置決定手段であり、例えば点の形状、直線形状、斜線形状、曲線形状、リング形状など、多様に形成され得る。本明細書では説明の便宜のために点の形状のドットパターンを例に挙げて説明するか、これは例示的なものであり本発明を限定するものではない。

情報処理装置２００は電子ペン１００から受信した位置情報を保存する。そして、情報処理装置２００は保存した位置情報を処理し、処理した結果を電子黒板３００上に出力するように制御する。

電子黒板３００は情報処理装置２００で処理した結果を出力する。

プロジェクター４００は情報処理装置２００を通じて処理された信号を電子黒板３００に投射する。例えば、電子黒板３００上にコンピュータ画面がディスプレーされ、ディスプレーされたコンピュータ画面の所定領域を電子ペン１００が感知した場合、電子ペン１００は感知した所定領域の位置情報を抽出して情報処理装置２００に伝達することができる。そして、情報処理装置２００は電子ペン１００から受信した位置情報に対応する領域がクリック（ｃｌｉｃｋ）されたものと処理し、クリックによるコンピュータ画面を電子黒板３００上に出力するように制御することができる。

図２を参照すれば、電子ペン１００は本体部１１０および本体部１１０の一端に設けられ、ドットパターンが形成された記録媒体上のパターン情報を感知する筆記部１２０を含む。

本体部１１０はＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｔｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）とＰＣ（Ｐｏｌｙ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ）の混合樹脂、ＰＰ（Ｐｏｌｙ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）などの合成樹脂、ＰＭＭＡ合成樹脂、ＰＳ合成樹脂、ガラス、金属類およびこれらから選択された混合物のうち一つを含んで構成され得る。

本体部１１０は直径が同一または上広下狭の形態で構成され得、両端部には蓋（図示されず）が形成され得る。

筆記部１２０は電子黒板３００上に記録可能なペンチップユニット１２１、ペンチップユニット１２１に加えられる筆圧情報を生成する圧力感知センサ１２３、電子黒板３００上に赤外線を出力する赤外線光源１２５、電子黒板３００上で散乱する赤外線を感知する赤外線センサ１２７および感知された赤外線を利用してパターン情報および位置情報を検出する検出ユニット１２９を含む。

ペンチップユニット１２１は本体部１１０の一端から外部に突出するペン先の形態で形成され得る。ペンチップユニット１２１は、例えば内部に貯蔵されたインクを利用して筆記可能に構成され得る。

圧力感知センサ１２３はペンチップユニット１２１と隣接し、ペンチップユニット１２１に加えられる圧力を感知することができる。圧力感知センサ１２３はペンチップユニット１２１と電子黒板３００間の接触時、ペンチップユニット１２１に加えられる力に比例する圧力を数値で算出して筆圧情報を生成することができる。

赤外線光源１２５はペンチップユニット１２１が電子黒板３００と接触するか、電子黒板３００と所定距離以下に近接する場合、赤外線を投光する。

赤外線センサ１２７はペンチップユニット１２１と隣接し、電子黒板３００上で散乱する赤外線を感知する。

検出ユニット１２９は赤外線センサ１２７から感知された赤外線を利用して電子黒板３００上のドットパターンを検出する。

図３を参照すれば、電子黒板３００には位置情報を判別するためのパターン（Ｐ）が印刷され得る。電子黒板３００に関する詳細な内容は後述する。

図４を参照すれば、情報処理装置２００は送受信部２１０、位置情報保存部２２０、位置情報処理部２３０および出力制御部２４０を含む。

送受信部２１０は電子ペン１００から抽出された位置情報を受信する。これのために、電子ペン１００と送受信部２１０は無線または有線で連結され得る。例えば、電子ペン１００と送受信部２１０はブルートゥース、近距離無線ＬＡＮなどの通信プロトコルを利用して通信することができる。そして、送受信部２１０は情報処理装置２００内で信号を処理した結果を電子黒板３００上に出力するように制御する信号を送信することができる。送受信部２１０は、例えばプロジェクター４００に信号を送信することができる。

位置情報保存部２２０は電子黒板３００上の位置情報を保存する。例えば、位置情報保存部２２０は電子黒板の識別情報およびこれに対応する位置情報をマッチングして保存することができる。

位置情報処理部２３０は電子ペン１００から受信した位置情報を利用して信号処理する。例えば、電子ペン１００から受信した位置情報に対応する領域がコンピュータ画面上でクリック（ｃｌｉｃｋ）されたものと処理することができる。または電子ペン１００から受信した位置情報に対応する領域に沿って筆記されたものと処理することができる。

そして、出力制御部２４０は位置情報処理部２３０の信号処理結果を電子黒板３００上に出力するように制御する。例えば、出力制御部２４０はクリックによるコンピュータ画面を電子黒板３００上に出力するように制御したり、筆記内容を電子黒板３００上に出力するように制御することができる。

本発明の一実施例に係る電子黒板上に形成されるドットパターンは図５〜６を通じて詳細に説明する。

図５を参照すれば、ドットパターン５００は仮想の格子線５２０と多数のマーク５１０を含み、それぞれのマーク５１０は仮想の格子線５２０の交点を中心に所定間隔をおいて形成され得る。それぞれのマーク５１０は仮想の格子線５２０の交点を中心に形成される位置により決定されるパターン値によってパターン情報を提供することができる。

マーク５１０は、例えばフタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、アミニウム系化合物およびこれらから選択された混合物のうち一つを含む赤外線吸収インクを利用して形成され得る。これにより、赤外線センサ１２７はマーク５１０が形成されていない部分で散乱する赤外線を感知することができ、検出ユニット１２９はこれを利用して６×６大きさの格子線５２０上で縦横６個ずつ３６個のマーク５１０を認識した場合、それぞれのマーク５１０値によるパターン情報を算出することができる。

マーク５１０は仮想の格子線５２０の交点を中心に所定間隔をおいて形成されてそれぞれのマーク５１０値を有し、マーク５１０値は少なくとも二つ以上の相異する数の組合せで構成され得る。

マーク５１０の形態は円形、楕円形、多角形、直線など、多様な形態を有することができる。

図６を参照すれば、マーク５１０は仮想の格子線５２０の交点との関係により４通りの位置に存在することができる。マーク５１０がａのように交点の右側に位置する場合、マーク５１０値を「１」で示し、ｂのように交点上端に位置する場合、マーク５１０値を「２」で示し、ｃのように交点左側に位置する場合、マーク５１０値を「３」で示し、ｄのように交点下端に位置する場合、マーク５１０値を「４」で示すことができる。このように、仮想の格子線５２０の交点を中心としたマーク５１０の位置によりパターン情報を検出することができる。

また、マーク５１０は仮想の格子線５２０上ではない対角線方向にも形成され得、一つの仮想格子線５２０の交点に多数のマーク５１０が形成されて位置情報を提供することができる。この場合、それぞれのマーク５１０値はｘ座標とｙ座標に分離される方式で任意の座標で表現され得、パターン情報は座標で表現されるマーク５１０値から提供され得る。

仮想の格子線５２０は一定の間隔をおいて横および縦で形成され得る。格子線５２０間の距離は２５０μｍ〜３００μｍで形成され得、マーク５１０は仮想格子線５２０の交点を中心に１／４〜１／８の距離をおいた地点に形成され得る。またはマーク５１０は仮想格子線５２０の交点を中心に二つ以上のマーク５１０が連関して形成され得る。

このような電子黒板システム１０で電子ペン１００が電子黒板３００上に形成されたパターンを正確に感知し、電子黒板３００上にディスプレーされる映像の品質を改善する必要がある。

図７は本発明の一実施例に係る電子黒板の断面図である。

図７を参照すれば、電子黒板３００は位置情報を判別するためのパターンが印刷されたシート紙３１０、そしてシート紙３１０上に形成されるガラス層３２０を含む。

シート紙上には位置情報を判別するためのパターンが印刷され得る。すなわち、シート紙上に印刷されるパターンは図５〜６で説明するマーク５１０であり得る。したがって、パターンは赤外線吸収インクを利用して印刷され得、赤外線吸収インクはフタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、アミニウム系化合物およびこれらから選択された混合物のうち一つを含むことができる。

ここで、シート紙３１０は印刷が容易で、温度および湿度に影響を受けない素材を含むことができる。例えば、シート紙は合成紙またはＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）材質のシート紙であり得る。シート紙３１０の厚さは１０μｍ〜２００μｍであり得る。シート紙の厚さがこのような数値範囲を満足させる場合、印刷および接合に容易となり得る。

一方、ガラス層３２０は強化ガラスからなり、ガラス層３２０の表面は無反射処理され得る。ガラス層３２０の一面を無反射フィルムでコーティングする方法、ガラス層３２０の一面を化学的に食刻する方法、ガラス層３２０の一面をサンドプラストする方法などでガラス層の表面を無反射処理することができる。これによって、ガラス層３２０に投射される映像の反射を防止することができる。そして、ガラス層３２０の厚さは０．１ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．３ｍｍ〜１ｍｍであり得る。ガラス層３２０の厚さがこのような数値範囲を満足させる場合、二重像を最小化することができ、映像の品質を改善することができる。また、ガラス層３２０の厚さがこのような数値範囲を満足させる場合、電子ペン１００がシート紙３１０上に印刷されたパターンを認識するパターン認識性能を高めることができる。すなわち、ガラス層３２０の厚さが３ｍｍを超過する場合、二重像を招いて映像の品質が低下し、パターン認識性能が低下する問題がある。そして、ガラス層３２０の厚さが０．１ｍｍ未満の場合、シート紙３１０とガラス層３２０間の接合工程が煩雑となり、電子黒板３００の強度が低下する問題がある。

そして、シート紙３１０とガラス層３２０は全面接合され得る。このために、シート紙３１０とガラス層３２０の間には接着層３３０が形成され得る。接着層３３０はシート紙３１０とガラス層３２０中の少なくとも一つの全面（すなわち、面の全体）に適用された接着剤を含むことができる。このために、接着剤はシート紙３１０またはガラス層３２０の一面に塗布され得る。接着剤はＵＶ（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）硬化用接着剤であり得る。したがって、シート紙３１０とガラス層３２０はＵＶ接合技術によって接合され得る。接着剤はエポキシ接着剤であり得る。この時、接着層３３０の厚さは１〜１０μｍであり得る。これによって、接着層３３０によって映像の品質および電子ペン１００のパターン認識性能が影響を受けなくなる。

このように、シート紙３１０とガラス層３２０が全面接合されると、シート紙３１０とガラス層３２０の間は真空ではない接着層３３０で満たされているため、ガラス層が破損してもガラスの破片が飛散する現象を防止することができる。また、シート紙３１０とガラス層３２０の間を真空で維持する必要がないため、後面ガラスが要求されない。これに伴い、電子黒板３００の製造工程が簡便となり、製造費用を節減でき、重さも減らすことができるため取り扱いが容易である。また、シート紙３１０とガラス層３２０がＵＶ接合技術によって接合されると、接合が堅固となり、電子黒板３００の耐久性を高めることができる。

一方、図示してはいないが、シート紙３１０とガラス層３２０は基板層上に積層され得る。基板層はシート紙３１０とガラス層３２０を支持することができる。

基板層は、例えば鉄を含むことができる。鉄を含む基板上にシート紙３１０およびガラス層３２０が積層されると、磁石などの教具を活用する教育過程に多様に応用することができる。本発明の実施例のように、ガラス層３２０の厚さが０．１〜３ｍｍであれば、ガラス層３２０の重さが軽いため鉄を含む基板上に積層することが容易であり、基板とガラス層３２０表面間の距離が近いためガラス層３２０表面での磁力が強く、磁石教具の活用度を高めることができる。

本実施例で用いられる「〜部」という用語は、ソフトウェアまたはＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）またはＡＳＩＣのようなハードウェア構成要素を意味し、「〜部」はある役割を遂行する。しかし、「〜部」は、ソフトウェアまたはハードウェアに限定される意味ではない。「〜部」はアドレッシングできる保存媒体にあるように構成することもでき、一つまたはそれ以上のプロセッサを再生させるように構成することもできる。したがって、一例として、「〜部」はソフトウェア構成要素、客体指向ソフトウェア構成要素、クラス構成要素およびタスク構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシージャ、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバー、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、および変数を含む。構成要素と「〜部」の中で提供される機能は、より小さい数の構成要素および「〜部」で結合されるか追加的な構成要素と「〜部」にさらに分離され得る。それだけでなく、構成要素および「〜部」は、デバイスまたはセキュリティーマルチメディアカード中の一つまたはそれ以上のＣＰＵを再生させるように具現され得る。

前記では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更できることが理解できるであろう。

送受信部２１０は電子ペン１００から抽出された位置情報を受信する。これのために、電子ペン１００と送受信部２１０は無線または有線で連結され得る。例えば、電子ペン１００と送受信部２１０はブルートゥース（登録商標）、近距離無線ＬＡＮなどの通信プロトコルを利用して通信することができる。そして、送受信部２１０は情報処理装置２００内で信号を処理した結果を電子黒板３００上に出力するように制御する信号を送信することができる。送受信部２１０は、例えばプロジェクター４００に信号を送信することができる。

Claims (7)

1. 位置情報を判別するためのパターンが印刷されたシート紙、そして
   前記シート紙上に形成され、厚さが０．１ｍｍ〜３ｍｍであるガラス層を含む、電子黒板。
2. 前記シート紙および前記ガラス層間に形成され、厚さが１〜１０μｍである接着層をさらに含む、請求項１に記載の電子黒板。
3. 前記シート紙および前記ガラス層はＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）接合技術によって接合される、請求項２に記載の電子黒板。
4. 前記ガラス層は表面が無反射処理された強化ガラスを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の電子黒板。
5. 前記パターンは赤外線吸収インクを利用して印刷される、請求項１〜４のいずれかに記載の電子黒板。
6. 前記赤外線吸収インクはフタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、アミニウム系化合物およびこれらから選択された混合物のうち一つを含む、請求項５に記載の電子黒板。
7. 位置情報を判別するためのパターンが印刷されたシート紙、そして前記シート紙上に形成され、厚さが０．１ｍｍ〜３ｍｍであるガラス層を含む電子黒板、
   前記パターンを感知し、感知したパターンから前記電子黒板上の位置情報を抽出する電子ペン、そして
   前記電子ペンから前記位置情報を受信し、受信した位置情報による処理結果を前記電子黒板上に出力するように制御する情報処理装置を含む、電子黒板システム。

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